rmrsНаучно-технический сборник Российского морского регистра судоходстваResearch Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping2223-7097Российский морской регистр судоходстваVUUQGKrmrs-148Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ СУДОВ И ПЛАВУЧИХ СООРУЖЕНИЙDESIGN OF SHIPS AND FLOATING FACILITIESКонцепция и программная реализация цифрового двойника проекта судна на ранних стадиях проектированияConcept and software implementation of a digital sibling of a ship at early design stagesТаровикО. В.TarovikO. V.

канд. техн. наук, технический директор 

191015, Санкт-Петербург, Кавалергардская улица, д. 6, лит. А, пом. 511

PhD, Technical Director 

191015, St. Petersburg, Kavalergardskaya ul., 6A, pom. 511

oleg.tarovik@bureauhyperborea.ruКосоротовА. В.KosorotovA. V.

инженер-кораблестроитель

191015, Санкт-Петербург, Кавалергардская улица, д. 6, лит. А, пом. 511

Shipbuilding Engineer 

191015, St. Petersburg, Kavalergardskaya ul., 6A, pom. 511

andrey.kosorotov@bureauhyperborea.ruМатаруевМ. О.MataruevM. O.

инженер-кораблестроитель

191015, Санкт-Петербург, Кавалергардская улица, д. 6, лит. А, пом. 511

Shipbuilding Engineer 

191015, St. Petersburg, Kavalergardskaya ul., 6A, pom. 511

mikhail.mataruev@bureauhyperborea.ruБахаревА. А.BakharevA. A.

руководитель отдела программной разработки 

191015, Санкт-Петербург, Кавалергардская улица, д. 6, лит. А, пом. 511

Head of Software Development Department 

191015, St. Petersburg, Kavalergardskaya ul., 6A, pom. 511

andrey.bakharev@bureauhyperborea.ruКрестьянцевА. Б.KrestyantsevA. B.

генеральный директор 

191015, Санкт-Петербург, Кавалергардская улица, д. 6, лит. А, пом. 511

General Director 

191015, St. Petersburg, Kavalergardskaya ul., 6A, pom. 511

andrey.krestyantsev@bureauhyperborea.ruООО «Бюро Гиперборея»РоссияBureau Hyperborea LLCRussian Federation202503112025180137155Copyright © Таровик О.В., Косоротов А.В., Матаруев М.О., Бахарев А.А., Крестьянцев А.Б., 20252025Таровик О.В., Косоротов А.В., Матаруев М.О., Бахарев А.А., Крестьянцев А.Б.Tarovik O.V., Kosorotov A.V., Mataruev M.O., Bakharev A.A., Krestyantsev A.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sbornik.rs-class.org/jour/article/view/148

В статье описана концепция создания цифрового двойника (ЦД) проекта судна на основе принципов параметризации, целостности, прямого расчета и моделирования эксплуатации судна в составе транспортной системы. Поясняется отличие подобной модели, предназначенной для использования на ранних стадиях проектирования, от цифрового двойника физического объекта (изделия). Практическая ценность ЦД проекта обусловлена возможностью его применения в качестве инструмента для выполнения всестороннего проектного анализа судов. Также такой подход имеет потенциал для того, чтобы в будущем перерасти в отдельное направление развития теории проектирования судов. На основе представленной концепции ЦД был создан программный макет, который охватывает четыре типа судов ледового плавания: нефтеналивные танкеры, газовозы СПГ мембранного типа, универсальные сухогрузы и ячеистые контейнеровозы. В макете ЦД учитываются характерные особенности ледовых судов, такие как форма корпуса, наличие концепции двойного действия, специфика нагрузки масс судна порожнем и др. В статье приводятся результаты комплексной верификации ЦД, а также примеры практического использования этой технологии в ходе нескольких исследовательских проектов. Описываются направления дальнейшего методического и технологического развития представленного подхода.

The article presents a concept of developing a digital twin (DT) of a ship at early design stages based on the principles of parameterization, integrity, direct design and modeling of ship operation in a transport system. Difference between such a model, intended for the conceptual design, and a digital twin of a product is described. The practical value of such a project-level DT is due to the possibility of its use as a tool for comprehensive project analysis of ice-going ships. Also, this approach has the potential to develop into a separate branch of ship design theory in the future. Based on the presented concept a project-level DT, a software tool was developed that covers four types of ice-going ships, such as the oil tankers, membrane-type LNG carriers, general-purpose dry cargo ships and cellular container ships. DT takes into account the characteristic features of the ice class: hull shape, presence of the double-acting concept, specifics of the light weight distribution and other factors. The article contains the results of a comprehensive verification of the developed DT, as well as the examples of its practical use during several research projects. Ideas for further methodological and technological development of the presented approach are also described in the article.

цифровой двойник проектасудно ледового плаванияпрограммное обеспечениетеория проектирования судоврасчетное проектированиеdigital siblingice-going shipsoftwareship design theorycomputational designИсследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (Проект № 23-19-00039 «Теоретические основы и прикладные инструменты для создания системы интеллектуального планирования работы флота и поддержки принятия решений в арктическом судоходстве», https://rscf.ru/project/23-19-00039/).ReferencesТаровик О.В. Обзор развития теории проектирования судов и обсуждение перспектив создания цифровых проектных решений / О.В. Таровик // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2025. — № 79. — С. 124 — 136. — EDN PELJHW.Tarovik O.V. An overview of the evolution of ship design theory and discussion of the prospects of digital design solutions. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2025. No. 79. P. 124 — 136. EDN PELJHW. (In Russ.)Javaid M. Digital Twin applications toward Industry 4.0: A review / M. Javaid, A. Haleem, R. Suman // Cognitive Robotics. — 2023. — Vol. 3. — Р. 71 — 92. — DOI 10.1016/j.cogr.2023.04.003.Javaid M., Haleem A., Suman R. Digital Twin applications toward Industry 4.0: A review. Cognitive Robotics. 2023. Vol. 3. P. 71 — 92. — DOI 10.1016/j.cogr.2023.04.003.Mauro F. Digital twin for ship life-cycle: A critical systematic review / F. Mauro, A.A. Kana // Ocean Engineering. — 2023. — Vol. 269. — Р. 113479. — DOI 10.1016/j.oceaneng.2022.113479.Mauro F., Kana A.A. Digital twin for ship life-cycle: A critical systematic review. Ocean Engineering. 2023. Vol. 269. P. 113479. DOI 10.1016/j.oceaneng.2022.113479.Papanikolaou A.D. Holistic approach to ship design / A.D. Papanikolaou // Journal of Marine Science and Engineering. — 2022. — Vol. 10, Issue 11. — P. 1717. — DOI 10.3390/jmse10111717.Papanikolaou A.D. Holistic approach to ship design. Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10, Issue 11. P. 1717. DOI 10.3390/jmse10111717.Kana A.A. Application of digital twins in the design of new green transport vessels / A.A. Kana, W. Li, I. van Noesel, Y. Pang et al. // State-ofthe-Art Digital Twin Applications for Shipping Sector Decarbonization / B. Karakostas, T. Katsoulakos (eds.). IGI Global Scientific Publishing, 2024. P. 161 — 191. — DOI 10.4018/978-1-6684-9848−4.ch008.Kana A.A., Li W., van Noesel I., Pang Y. et al. Application of digital twins in the design of new green transport vessels. State-of-the-Art Digital Twin Applications for Shipping Sector Decarbonization / B. Karakostas, T. Katsoulakos (eds.). IGI Global Scientific Publishing, 2024. P. 161 — 191. DOI 10.4018/978-1-6684-9848−4.ch008.Papanikolaou A. Ship design in the era of digital transition / A. Papanikolaou, S. Harries, E. Boulougouris, S.O. Erikstad, A.A. Kana // International Marine Design Conference (IMDC-2024). Amsterdam, Netherlands, June 2024. — 40 p. — DOI 10.59490/imdc.2024.784.Papanikolaou A., Harries S., Boulougouris E., Erikstad S.O., Kana A.A. Ship design in the era of digital transition. International Marine Design Conference (IMDC-2024). Amsterdam, Netherlands, June 2024. 40 p. DOI 10.59490/imdc.2024.784.Requejo W.S. Fostering creativity in engineering design through constructive dialogues with generative artificial intelligence / W.S. Requejo, F.F. Martínez, C.A. Vega, R.Z. Martínez et al. // Cell Reports Physical Science. — 2024. — Vol. 5, Issue 9. — DOI 10.1016/j.xcrp.2024.102157.Requejo W.S., Martínez F.F., Vega C.A., Martínez R.Z. et al. Fostering creativity in engineering design through constructive dialogues with generative artificial intelligence. Cell Reports Physical Science. 2024. Vol. 5, Issue 9. DOI 10.1016/j.xcrp.2024.102157.Таровик О.В. Применение методов прямого проектирования судов как средства информационного обеспечения имитационных моделей морских транспортных систем / О.В. Таровик, А.Г. Топаж, А.Б. Крестьянцев // Седьмая междунар. науч.-практ. конф. «Имитационное и комплексное моделирование морской техники и морских транспортных систем» (ИКМ МТМТС-2023): тр. конф. — СПб.: ИПК «НП-Принт», 2023. — С. 213 — 225. [Электронный ресурс] URL: http://simulation.su/uploads/files/default/ikm-mtmts-2023-213-225.pdf (дата обращения 08.09.2025).Tarovik O.V., Topaj A.G., Krestyantsev A.B. Primenenie metodov pryamogo proektirovaniya sudov kak sredstva informatsionnogo obespecheniya imitatsionnykh modelei morskikh transportnykh sistem [Methods of direct vessel design as an information support tool for simulation models of marine transport systems]. 7th International scientific-practical conference «Simulation and complex modelling in marine еngineering and marine transporting systems» (SCM MEMTS-2023). Conference materials. St. Petersburg: IPK NP-Print, 2023. P. 213 — 225. URL: http://simulation.su/uploads/files/default/ikm-mtmts-2023-213-225.pdf (accessed 08.09.2025).Таровик О.В. Моделирование систем арктического морского транспорта: основы междисциплинарного подхода и опыт практических работ / О.В. Таровик, А.Г. Топаж, А.Б. Крестьянцев, А.А. Кондратенко // Арктика: экология и экономика. — 2017. — № 1 (25). — С. 86—101.Tarovik O.V., Topaj A.G., Krestyantsev A.B., Kondratenko A.A. Arctic marine transport system simulation: Multidisciplinary approach fundamentals and practical experience. Arktika: Ekologia i Ekonomika [The Arctic: Ecology and Economy]. 2017. No 1 (25). P. 86 — 101. (In Russ.)Топаж А.Г. Имитационное моделирование на разных стадиях жизненного цикла транспортной системы — что нужно заказчику кроме самой модели? / А.Г. Топаж, О.В. Таровик, А.Б. Крестьянцев // М-лы Междунар. форума Kazan Digital Week — 2022 (KDW- 2022). Казань, 21 — 24 сентября 2022 г. [Электронный ресурс] URL: https://bureauhyperborea.ru/wp-content/uploads/2022/10/DokladTopazh-KDW.pdf (дата обращения 08.09.2025).Topaj A.G., Tarovik O.V., Krestyantsev A.B. Imitatsionnoe modelirovanie na raznykh stadiyakh zhiznennogo tsikla transportnoi sistemy — chto nuzhno zakazchiku krome samoi modeli? [Simulation modeling at different stages of the life cycle of a transport system — what does the customer need besides the model itself?] International forum Kazan Digital Week — 2022 (KDW-2022). Kazan, Russia, 21 — 24 September 2022. URL: https://bureauhyperborea.ru/wp-content/uploads/2022/10/Doklad-Topazh-KDW.pdf (accessed 08.09.2025).Выполнены разработка комплексной имитационной модели транспортной системы СМТК и оптимизация основных характеристик судов по договору с компанией АО «ЦНИИМФ». 23.06.2021. [Электронный ресурс] URL: https://bureauhyperborea.ru/cniimf_rusatomcargo_smtk/ (дата обращения 08.09.2025).Vypolneny razrabotka kompleksnoi imitatsionnoi modeli transportnoi sistemy SMTK i optimizatsiya osnovnykh kharakteristik sudov po dogovoru s kompaniei AO «TsNIIMF» [The development of a comprehensive simulation model of the SMTK transport system and the optimization of the main characteristics of vessels under a contract with JSC CNIIMF have been completed]. URL: https://bureauhyperborea.ru/cniimf_rusatomcargo_smtk/ (accessed 08.09.2025).Таровик О.В. Аналитическая модель поверхности корпуса судна ледового плавания / О.В. Таровик // Труды Крыловского гос. науч. центра. — 2015. — № 86 (370). — С. 173 — 188.Tarovik O.V. Analytical model of icegoing ships hull surface. Transactions of Krylov State Research Centre. 2015. No 86 (370). P. 173 — 188. (In Russ.)Camba J.D. Parametric CAD modeling: An analysis of strategies for design reusability / J.D. Camba, M. Contero, P. Company // ComputerAided Design 63. — 2016. — P. 101 — 117. — DOI 10.1016/j.cad.2016.01.003.Camba J.D., Contero M., Company P. Parametric CAD modeling: An analysis of strategies for design reusability. Computer-Aided Design 63. 2016. P. 101 — 117. DOI 10.1016/j.cad.2016.01.003.Watson D.G.M. Practical ship design. Vol. 1 / D.G.M. Watson. — Elsevier, 1998. —566 p.Watson D.G.M. Practical ship design. Vol. 1. Elsevier, 1998. 566 p.Таровик О.В. Методика определения масс конструкций ледовых усилений транспортных судов на ранних стадиях проектирования: автореф. дисс. … канд. техн. наук / О.В. Таровик. — СПб., 2015. — 23 с. — DOI 10.13140/RG.2.2.36326.88640.Tarovik O.V. Metodika opredeleniya mass konstruktsii ledovykh usilenii transportnykh sudov na rannikh stadiyakh proektirovaniya [Methodology for determining the masses of ice strengthening structures of transport vessels at early design stages: abstract of PhD thesis]. St. Petersburg, 2015. 23 p. DOI 10.13140/RG.2.2.36326.88640. (In Russ.)Косоротов А.В. Метод оценки буксировочного сопротивления современных ледоколов и судов ледового плавания на чистой воде / А.В. Косоротов // Труды Крыловского гос. науч. центра. — 2020. — № 1 (391). — С. 29–41. — DOI 10.24937/2542-2324-2020-1-391-29-41.Kosorotov A.V. Towing resistance assessment method for modern icebreakers and ice-going vessels in open water. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2020. Issue 1 (391). P. 29 — 41. DOI 10.24937/2542-2324-2020-1-391-29-41. (In Russ.)Справочник по теории корабля: в 3 т. / под ред. Я. И. Войткунского. — Л.: Судостроение, 1985.Handbook in ship theory: in 3 vols / Ya.I. Voitkunskii (ed.). Leningrad: Shipbuilding, 1985. (In Russ.)Суслов А.Н. Перспективные направления развития и наполнения электронной базы знаний по проектированию судов / А.Н. Суслов, О.В. Одегова, Я. Лян, Т. Сунь, Ф. Ван // Труды Крыловского гос. науч. центра. — 2020. — Специальный выпуск 1. — С. 131 — 136. — DOI 10.24937/2542-2324-2020-1-S-I-131-136.Suslov A.N., Odegova O.V., Lian Y., Siun T., Van F. Promising directions for the development and population of electronic knowledgebases on ship design. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2020. Special Issue 1. P. 131 — 136. DOI 10.24937/2542-2324-2020-1-S-I-131-136. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.